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一文了解白云石矿物材料33种用途!

发布日期:2022/6/27 20:46:51 浏览:173

白云石为菱镁矿(MgCO3)和方解石(CaCO3)组成为1:1的复盐,具有表面吸附作用、可提供镁钙源、耐火度高、较大的比表面积、良好的隔热和保温效果等特征,广泛应用于冶金、建材、农业、林业、玻璃、陶瓷、化工和环保等领域。

我国白云石矿产资源分布广泛,几乎各省都有分布,目前已探明可开采白云石矿资源储量超过200亿t,主要分布在山西、河北、宁夏、吉林、河南、辽宁、内蒙古、广西等地。其中山西冶镁白云岩(镁矿)保有资源储量8.45亿t,冶金用白云岩为17.24亿t,居全国第一位;河北冶金用白云岩保有资源储量达到12.64亿t,冀东地区具有高纯度、易烧结的白云石矿石,可用于制备耐火材料用的优质白云石砂。我国白云石矿产资源另一特点是质量优,全国各地大多数白云石矿较纯,w(CaO)≥30,w(MgO)>19,CaO、MgO质量比在1.40~1.68,杂质含量较低。

1、白云石砖

白云石砖是由天然白云石煅烧而成的白云石砂制成的,主要用于不锈钢精炼炉(如AOD、VOD炉等)和水泥窑烧成带中,是欧美水泥窑烧成带应用最普遍的耐火材料,其中美国有86的水泥窑烧成带使用该产品。

2、镁钙砖(镁白云石砖)

w(CaO)为20的烧成镁钙砖(镁白云石砖)是我国产量和用量最大的合成镁钙耐火制品,主要用作不锈钢精炼炉(AOD炉、VOD炉等)的炉衬材料,替代对环境和人体危害极大的镁铬砖,而且使用效果良好。我国烧成镁钙砖已成不锈钢行业的主要耐火材料。

3、不烧镁钙(碳)砖

以不同粒度的烧结白云石砂、镁砂和/或石墨为主要原料,不经烧成而能直接使用的耐火材料。目前,我国生产的不烧镁钙(碳)砖,其w(CaO)在10~30,属于中低钙的镁钙制品,主要用于精炼炉如LF-VD或者LF、VOD的炉底与熔池部位,GOR炉底部位,效果良好。

4、镁钙系不定形耐火材料

利用白云石还制备成各种镁钙不定形耐火材料如电炉炉底捣打料、中间包涂抹料、钢包喷补料、转炉喷补料、RH炉喷补料、自流热补料等不定形耐火材料。另外,利用白云石开发出的喷补料用于转炉、电炉、钢包渣线、RH插入管等部位的修补,效果良好。

5、铝酸钙水泥

含微晶镁铝尖晶石的铝酸钙水泥(CMA)是一种新型的耐火材料用结合剂,武汉科技大学以粒径为5~50μm的天然白云石和粒径为5~44μm的工业氧化铝(纯度≥95.0)为原料,经过球磨、烧结和破碎工艺,得到了含纳米镁铝尖晶石(粒径仅为50~500nm)的铝酸盐水泥。

6、烧结熔剂

我国炼铁行业常采用生白云石、石灰石、生石灰等一起用作铁矿石烧结的助熔剂,根据所使用的铁矿石的类型,白云石的添加量在3~10。如武钢烧结厂每吨烧结矿消耗白云石单耗为55~63kg/t。

7、钢厂转炉造渣原料

轻烧白云石是转炉炼钢生产过程中重要的造渣原材料之一,我国大部分钢厂转炉造渣用轻烧白云石的大约为13~25kg/t钢。目前,国内一些企业开始用生白云石替代轻烧白云石。

8、硅热炼镁

原料粒度为30-120mm的白云石是生产金属镁的重要原料,我国大约98的镁冶炼企业采用皮江法(硅热法)炼镁,白云石是皮江法炼镁的主要原料之一。

9、轻质碳酸镁

轻质碳酸钙是橡塑工业的高级无机填料、补强剂和良好的阻燃剂,高档油墨、颜料、牙膏及化妆品的填充剂,高档陶瓷、玻璃及防火涂料的原料,目前,采用以白云石为原料,回收利用石灰窑中的CO2来生产轻质碳酸镁,是最广泛采用的方法。

10、轻质氧化镁和活性氧化镁

轻质氧化镁是将轻质碳酸镁在反射炉内经高温烧煅烧而成;通过白云石制取活性氧化镁主要有半焙烧白云石法和水氯镁石白云石法。

11、氢氧化镁

针对传统工艺制备Mg(OH)2中存在的产物纯度低、工艺过程复杂、难以实现工业化等不足,常江等以白云石为原料,采用卤水沉淀法,制得纯度大于98的片状Mg(OH)2,可用作添加型阻燃剂。

12、碳酸钙

曹菱等以白云石为原料,采用碳化法制备出平均粒度为5μm的超细碳酸钙。童孟良以白云石为原料,采用二次碳化法制备出平均直径约150nm、平均长度1μm、平均长径比为6~8的CaCO3纳米棒。

13、含镁水泥

用轻烧白云石矿加氯化镁溶液或硫酸镁溶液调和而成的含镁水泥,具有高度黏结性和可塑性,凝固时间短,与有机物质结合力大,硬化后很坚硬而且色彩美丽,用做建筑材料具有良好的绝热、隔音、耐磨性能,硬度、弹性也比一般水泥强。

14、建筑板材

轻烧白云石与有机骨料混合一起使用,可制造刨花板、木屑板、人造大理石、隔热材料等制品,在建筑行业应用广泛。

15、内外墙涂料

白云石经适当煅烧加工成白云灰,具有洁白、强粘结力、凝固力和良好的耐火、隔热性能,适于做内外墙涂料。

16、玻璃配料

白云石是生产玻璃的主要原料之一,可提供氧化钙,加入纯碱-灰质-硅质体系,起到熔剂作用,还可大大减少玻璃老化,改善彩色玻璃的可塑性、提高玻璃强度。

17、陶瓷原料

白云石不仅可用于传统陶瓷坯料和釉料的原料,还可以用来制备新型结构陶瓷和功能陶瓷,如多孔陶瓷球、无机陶瓷膜、红柱石基陶瓷等。

18、肥料及土壤调理剂

农业上用白云石制造钙镁磷肥和碳酸镁粒装化肥。此外,白云石还可用做酸性土壤的中和剂,补偿钙镁元素,改良土壤。

19、二氧化钛替代填料

优质白云石粉可作昂贵的二氧化钛填料的替代品,用做粘合剂、密封塑料、油漆、洗涤剂、化妆品等填料时,可改善制品的色度、耐风化能力,提高机械强度、减少收缩性和内部张力,降低吸水、吸油能力及裂缝扩张。

20、造纸填料

白云石矿经拣选、破碎和磨细后可制得白云石粉,对其进行表面改性后可作为填料应用于造纸行业。

21、涂料填料

白云石粉可作为颜料填充剂用于涂料工业中,具有改善涂料耐候性、吸油性和抗擦洗性等作用,但无机材料的白云石粉与有机聚合物基质的表界面性质存在很大差异,需进行表面改性处理。

22、塑料和热塑性弹性体

贾建业等研制出一种活性白云石粉,并将其应用于塑料和热塑性弹性体中,活性白云石粉可替代轻钙应用于塑料和橡胶制品,某些方面上,活性白云石粉的性能超过轻钙。

23、压裂支撑剂

以白云石为烧结助剂,生产低密度、高强度的压裂支撑剂时,白云石可促进煅烧过程中液相的生成,从而可以降低制品的烧成温度,促进棒状莫来石晶相的发育,填充孔隙,强化晶粒间的黏结作用,导致材料的机械性能提高。

24、催化剂及其载体

白云石具有较大的比表面积,不仅自身可以作为催化剂,而且还是一种较好的催化剂载体。如白云石可作为催化剂对菜籽油和葵花油进行提质制备生物柴油;在Ni/白云石催化剂中添加MoO3和MgO,可使催化剂的活性得到改善,提高甘油重整制氢产率。

25、密封传压介质

与叶蜡石相比,白云石不含结晶水,在高温高压下可保持物相的稳定,没有碳酸盐类物质的分解,且白云石的热膨胀率高于叶蜡石,在高温高压下可以弥补合成腔内由于叶蜡石相变体积收缩产生的压降,适合作为密封传压介质材料。

26、胶凝材料

镁质胶凝材料主要采用菱苦土作为原料,采用白云石替代50~60的菱苦土制备镁质胶凝材料不仅可以降低成本,还能解决部分地区菱苦土原料短缺的问题。

27、铁水炉外脱硫

勾力争提出在铁水高温环境下用硅铁还原白云石原位生成镁蒸汽脱硫剂进行铁水原位脱硫的新工艺,发现白云石基脱硫剂对铁水最大脱硫率为95.21,铁水中硫含量最低为0.021‰。此法不仅能达到超深脱硫效果,而且还能降低脱硫剂成本,因此白云石基脱硫剂有望在铁水炉外脱硫中获得推广应用。

28、吸附重金属

白云石具有表面吸附作用、孔道的过滤性作用、矿层间的离子交换作用等基本性能,可作为环境矿物材料应用于吸附剂领域,具有成本低廉且无二次污染等优点。陈淼等研究发现,白云石对初始浓度为3.2mg/L的Cd2 的去除率为95.42,且不同解吸剂对白云石吸附的Cd2 解吸率均较低,说明Cd2 能被白云石稳固地吸附,不易重新释放到环境中。

29、治理磷污染

梅翔等采用以白云石为填料的钙镁溶出系统,研究了其从污泥厌氧消化液中回收磷的工艺,指出在最佳条件下厌氧消化液磷的回收率达97.35、氨氮回收率为12.97。

30、治理硼污染

魏尊莉等采用轻烧白云石吸附废水中的硼,在最佳条件下白云石对废水中硼的去除率大于90,处理后废水中硼浓度达到生活饮用水标准。

31、处理印染废水

潘永月等采用硫/白云石(质量比1:1)自养反硝化脱氮工艺对实际工业印染废水处理厂二级出水进行处理,该法在温度为25~30℃时对浓度为7~20mg/L的TN的去除率为43.8,具有成本低、无需外加碳源和污泥产量少等优点。

32、吸附烟气CO2

房凡等研究发现,白云石可有效地吸收烟气中的CO2,且循环稳定性优于石灰石。

33、反渗透海水淡化水

李东洋等采用溶解白云石法对反渗透海水淡化水进行矿化,研究发现NaHCO3比NaOH更适合作为白云石法淡化水后处理水质参数调节剂,产水中Ca2 的浓度达82.75mg/L(以CaCO3计)、Mg2 的浓度达19.25mg/L,且水质稳定、不具腐蚀性。

参考资料:

[1]赵瑞,张子英,柴俊兰,等.白云石矿产资源开发利用现状及前景[C].2019年全国耐火原料学术交流会论文集.,2019:26-31.

[2]张巍.白云石的应用进展[J].矿产保护与利用,2018(02):130-144.

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